[发明专利]一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法。

背景技术

水稻是最重要的粮食作物之一，养活了全世界一半以上的人口。随着人口的增长和生活水平的提高，人们对稻米无论从产量还是品质上均提出越来越高的要求。据推算，至2025年，全球人口将超过80亿，以稻米为主食的人口数量将增至35亿。按最保守的估计，由于人口增长而导致稻米需求量的增加至少达3亿吨。水稻产量的提高，依靠扩大种植面积的潜力已很有限。由于受水资源和耕地面积的限制，加上经济发展和城市化的推进，不少产稻国家的水稻种植面积实际上已有所下降。为此，今后将主要依赖于单位面积产量的提高来进一步提高水稻产量。

粒形性状包括粒长、粒宽、粒厚、粒重和长宽比等，是水稻产量的重要构成因子。控制水稻粒形遗传的数量性状基因座（QTLs）的定位、相关基因的克隆和应用已有较多研究报道。GS3是一个控制水稻粒长的主效基因，定位在第三号染色体着丝粒附近。该基因由五个外显子组成，其第二个外显子的一个无义突变导致蛋白C端的缺失，从而引起大粒品种的籽粒变大。通过RNA干涉抑制GS3的表达显著提高了小粒品种川7的粒长和粒重。GW2和qSW5/GW5均为控制水稻粒宽的QTL。其中GW2定位在水稻第2号染色体的短臂上，编码一个新的泛素蛋白连接酶。GW2功能的缺失增加了颖壳细胞的数目，导致颖壳变大、粒宽和粒重增加。通过分子标记选择将大粒品种的GW2基因导入小粒品种中，其粒重和单株产量分别增加了49.8 %和20 %。qSW5/GW5定位于水稻第5号染色体短臂。该基因编码一个由144个氨基酸残基组成的蛋白，通过泛素蛋白酶体途径负调控水稻颖壳细胞的数目，进而控制粒宽、粒重和产量。目前所分离的粒形基因多为控制粒形性状的负调控因子。近来，Li等（Li Y-B, Fan C-C, Xing Y-Z, Jiang Y-H, Luo L-J, Sun L, Shao D, Xu C-J, Li X-H, Xiao J-H, He Y-Q, Zhang Q-F. Natural variation in GS5 plays an important role in regulating grain size and yield in rice. Nature Genetics. 2011, 43: 1266-1269）克隆了一个控制水稻籽粒大小的QTL，GS5。该基因编码一个推定的丝氨酸羧肽酶，正调控粒宽、籽粒灌浆和粒重。在粳稻品种中花11中过量表达GS5显著提高了水稻籽粒的大小和产量。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法，通过在粳稻中过量表达OsABC1-2基因，显著提高了种子大小和粒重，并增强了对黑暗处理诱导叶片衰老的抗性，以使其满足使用要求。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种调控水稻籽粒大小和粒重的方法，包括以下步骤：

1）OsABC1-2基因过表达载体的构建

以野生型粳稻品种中花11 cDNA为模板，设计一对引物，扩增OsABC1-2基因，引物序列如下：

OsABC1-2OE-F：5’-AAAAGGATCCCGCCCTCGCGATGTCGGCC-3’，

OsABC1-2OE-R：5’-AAAAACTAGTCCGATGGCTATGCTACAACG-3’，

在引物两端分别引入了限制性内切酶BamH I和Spe I的识别位点；PCR扩增产物用胶回收试剂盒（TaKaRa, 805A）纯化，并利用BamH I和Spe I酶切后，连入用相同限制性酶切割的pCAMBIA1301-UbiNOS载体；重组质粒采用热击转化法转化大肠杆菌DH5α，转化物在含卡那霉素的LB平板上筛选，挑选阳性克隆，提取质粒后测序验证正确，获得OsABC1-2过表达载体；其中，OsABC1-2基因序列如SEQ ID NO.1所示；

2）OsABC1-2过表达转基因植株的获得